KR102252472B1 - Light emittng device - Google Patents
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Abstract
실시예는 기판; 상기 기판 상에 배치되고 베이스층과 상기 베이스층 상의 복수 개의 돌출 구조물을 포함하는 제1 도전형 반도체층; 상기 각각의 돌출 구조물의 측면과 상부면에 배치된 활성층 및 제2 도전형 반도체층; 및 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치되고, 상기 복수 개의 돌출 구조물을 나누는 마스크층을 더 포함하고, 상기 마스크층은 상기 베이스층 상의 제1 마스크층과 상기 제1 마스크층 상의 제2 마스크층을 포함하고, 상기 제1 마스크층의 굴절률이 상기 제2 마스크층의 굴절률보다 작은 발광소자를 제공한다.Examples include a substrate; A first conductivity type semiconductor layer disposed on the substrate and including a base layer and a plurality of protruding structures on the base layer; An active layer and a second conductivity type semiconductor layer disposed on side surfaces and upper surfaces of each of the protruding structures; And a mask layer disposed on the first conductivity type semiconductor layer and dividing the plurality of protruding structures, wherein the mask layer includes a first mask layer on the base layer and a second mask layer on the first mask layer And a light emitting device having a refractive index of the first mask layer smaller than that of the second mask layer.
Description
실시예는 발광소자에 관한 것으로 보다 상세하게는, 발광 구조물의 품질이 향상되고 광추출 효율을 향상시키고자 하는 것이다.The embodiment relates to a light-emitting device, and more particularly, to improve the quality of a light-emitting structure and to improve light extraction efficiency.
GaN, AlGaN 등의 3-5 족 화합물 반도체는 넓고 조정이 용이한 밴드 갭 에너지를 가지는 등의 많은 장점으로 인해 광 전자 공학 분야(optoelectronics)와 전자 소자를 위해 등에 널리 사용된다.Group 3-5 compound semiconductors such as GaN and AlGaN are widely used in optoelectronics and electronic devices due to their many advantages, such as having a wide and easily adjustable band gap energy.
특히, 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Ligit Emitting Diode)나 레이저 다이오드와 같은 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.In particular, light-emitting devices such as Ligit Emitting Diodes and laser diodes using semiconductor materials of Group 3-5 or Group 2-6 compound are developed in thin film growth technology and device materials, such as red, green, blue, and ultraviolet rays. Various colors can be implemented, and efficient white light can be realized by using fluorescent materials or by combining colors. Low power consumption, semi-permanent life, fast response speed, safety, and environment compared to conventional light sources such as fluorescent lamps and incandescent lamps. It has the advantage of affinity.
따라서, 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등에까지 응용이 확대되고 있다.Therefore, the transmission module of the optical communication means, a light-emitting diode backlight that replaces the Cold Cathode Fluorescence Lamp (CCFL) that constitutes the backlight of the LCD (Liquid Crystal Display) display, and white light that can replace a fluorescent lamp or incandescent light bulb. Applications are expanding to diode lighting devices, automobile headlights and traffic lights.
발광소자에서, 기판과 발광 구조물은 이종의 재료이므로 격자 상수 부정합(lattice mismatch)이 매우 크고 이들 사이에 열 팽창 계수 차이도 매우 크기 때문에, 결정성을 악화시키는 전위(dislocation), 멜트 백(melt-back), 크랙(crack), 피트(pit), 표면 모폴로지(surface morphology) 불량 등이 발생할 수 있다.In a light-emitting device, since the substrate and the light-emitting structure are heterogeneous materials, the lattice constant mismatch is very large, and the difference in the coefficient of thermal expansion between them is also very large. back), cracks, pits, and surface morphology defects may occur.
상술한 문제점을 해결하고자 발광 구조물을 기판과 발광 구조물 사이에 버퍼층을 형성할 수도 있으나, 전위가 여전히 형성되어 발광 구조물의 품질을 악화시킬 수도 있으며, 활성층에서 빛에너지가 아닌 발광 구조물에서 열에너지가 방출되어 발광소자 자체의 효율을 저하시킬 수 있다.In order to solve the above-described problem, a buffer layer may be formed between the substrate and the light emitting structure, but the potential is still formed and the quality of the light emitting structure may be deteriorated. The efficiency of the light emitting device itself can be reduced.
또한, 발광 구조물을 나노 로드 형상으로 제조하여 전위 등의 성장을 억제하는 시도가 있다.In addition, there are attempts to suppress the growth of dislocations and the like by manufacturing a light emitting structure in a nanorod shape.
도 1은 종래의 나노 로드 형상의 발광소자를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a conventional nano-rod-shaped light emitting device.
종래의 발광소자(100)는 기판(112) 위에 적어도 하나의 질화물 반도체층(115)과, 적어도 하나의 질화물 반도체층(115) 위에 구비된 것으로 적어도 하나의 관통홀(116)을 포함하는 마스크층(117)과, 마스크층(117)의 관통홀(116)로부터 돌출되어 서로 이격되게 형성된 발광 나노 로드(126)들을 포함할 수 있다.The conventional
마스크층(17)은 리소그래피 공정에 의해 원하는 관통홀 패턴으로 식각하여 형성될 수 있고, 관통홀(116)은 예를 들어, 원형, 타원형, 다각형 등의 단면 형상을 가질 수 있다.The mask layer 17 may be formed by etching into a desired through-hole pattern by a lithography process, and the through-
마스크층(117) 상에는 나노 로드가 형성되지 않고, 상기 관통홀(116)을 통해 발광 나노 로드(126)가 형성될 수 있다. 발광 나노 로드(126)는 상기 관통홀(116)을 통해 성장된 나노 코어(120), 나노 코어(120) 표면에 형성된 발광층(123), 상기 발광층(123) 표면에 형성된 반도체층(125)을 포함할 수 있다. 발광층(123)은 나노 코어(120)로부터 방사형으로 성장되어 나노 코어(120)의 표면을 둘러싸는 형태가 될 수 있다.Nanorods are not formed on the mask layer 117, and light emitting
나노 코어(120)에서 발광층(123)에 전자가 공급되고, 반도체층(125)에서 발광층(123)에 정공이 공급될 수 있으며, 발광층에서 전자와 정공의 결합에 의해 빛이 방출될 수 있다. 여기서, 발광 나노 로드들의 표면적을 통해 빛이 방출되며, 빛의 방출 면적이 넓어 발광 효율이 높을 수 있다.Electrons may be supplied to the
발광 나노 로드(126)들 사이의 상기 마스크층 상에 제1 충진층(130)이 형성될 수 있다. 제1 충진층(130)은 발광 나노 로드(126)의 높이보다 작은 높이로 형성될 수 있다. 제1 충진층(130)은 절연체로 형성될 수 있다.A
발광 나노 로드(126)와 제1 충진층(130)의 표면에 제1 도전층(133)이 구비될 수 있다. 그리고, 상기 발광 나노 로드 사이의 상기 제1 도전층(133) 상에 제2 충진층(135)이 구비될 수 있다. 상기 제2 충진층(135)은 절연체 또는 도전체로 형성될 수 있다.A first
제1 도전층(133)과 제2 충진층(135) 상에 제1 전극(137)이 구비될 수 있다. 상기 제1 전극(137)을 통해 전류가 주입되어 제1 도전층(133)을 통해 발광 나노 로드로 흐름으로써 전류 주입 효율을 높일 수 있다. 상기 마스크층(117)과 제1 충진층(130) 사이 및 반도체층(125)과 제1 충진층(130) 사이에 보호층(127)이 더 구비될 수 있다.The
제1 충진층(130)은 제1 전극(137)에서 주입된 전류가 제1 도전층(133)을 통해 흐를 때 발광층(123)으로 흐르지 않고, 다른 곳으로 누출되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 보호층(127)은 제1 충진층(130)이 마스크층(117)이나 반도체층(125)에 잘 부착되도록 함으로써 전류 누출 방지율을 더욱 높일 수 있고, 제1 충진층(130)과 보호층(127)은 발광층(123)에서 전자와 전공 결합률을 높일 수 있도록 기여할 수 있다.When the current injected from the
그러나, 상술한 종래의 나노 로드 형상의 발광 소자는 다음과 같은 문제점이 있다.However, the conventional nanorod-shaped light emitting device described above has the following problems.
나노 로드 형상으로 발광 구조물을 제조할 때, 기판 방향으로 진행하는 빛이 기판에서 흡수되어 발광소자 전체의 광추출 효율이 저하될 수 있다.When manufacturing a light emitting structure in the shape of a nanorod, light traveling in the direction of the substrate is absorbed from the substrate, so that the light extraction efficiency of the entire light emitting device may be reduced.
실시예는 발광소자의 품질을 향상시키고 또한 광추출 효율을 향상시키고자 한다.The embodiment is intended to improve the quality of a light emitting device and also improve light extraction efficiency.
실시예는 기판; 상기 기판 상에 배치되고 베이스층과 상기 베이스층 상의 복수 개의 돌출 구조물을 포함하는 제1 도전형 반도체층; 상기 각각의 돌출 구조물의 측면과 상부면에 배치된 활성층 및 제2 도전형 반도체층; 및 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치되고, 상기 복수 개의 돌출 구조물을 나누는 마스크층을 더 포함하고, 상기 마스크층은 상기 베이스층 상의 제1 마스크층과 상기 제1 마스크층 상의 제2 마스크층을 포함하고, 상기 제1 마스크층의 굴절률이 상기 제2 마스크층의 굴절률보다 작은 발광소자를 제공한다.Examples include a substrate; A first conductivity type semiconductor layer disposed on the substrate and including a base layer and a plurality of protruding structures on the base layer; An active layer and a second conductivity type semiconductor layer disposed on side surfaces and upper surfaces of each of the protruding structures; And a mask layer disposed on the first conductivity type semiconductor layer and dividing the plurality of protruding structures, wherein the mask layer includes a first mask layer on the base layer and a second mask layer on the first mask layer And a light emitting device having a refractive index of the first mask layer smaller than that of the second mask layer.
기판은 글래스 기판, 사파이어 기판, 실리콘 기판 및 실리콘 카바이드 기판 중 어느 하나일 수 있다.The substrate may be any one of a glass substrate, a sapphire substrate, a silicon substrate, and a silicon carbide substrate.
제1 마스크층은 에어(air)로 이루어질 수 있다.The first mask layer may be formed of air.
제1 마스크층과 제2 마스크층 중 적어도 하나는 절연성일 수 있다.At least one of the first mask layer and the second mask layer may be insulating.
제1 마스크층의 두께는 λ/(4n1)일 수 있고, 여기서 λ는 상기 활성층에서 방출되는 빛의 파장이고, n1은 제1 마스크층의 굴절률이며, 제2 마스크층의 두께는 λ/(4n2)이고, n2은 제2 마스크층의 굴절률일 수 있다.The thickness of the first mask layer may be λ/(4n 1 ), where λ is the wavelength of light emitted from the active layer, n 1 is the refractive index of the first mask layer, and the thickness of the second mask layer is λ/ (4n 2 ), and n 2 may be a refractive index of the second mask layer.
제1 마스크층과 제2 마스크층은 적어도 2회 교대로 배치될 수 있다.The first mask layer and the second mask layer may be alternately disposed at least two times.
제1 마스크층과 제2 마스크층은 DBR(distributed Bragg reflector)을 이룰 수 있다.The first mask layer and the second mask layer may form a distributed Bragg reflector (DBR).
발광소자는 제2 마스크층 상에 배치된 제3 마스크층을 더 포함하고, 상기 제3 마스크층의 굴절률은 상기 제2 마스크층의 굴절률보다 클 수 있다.The light emitting device further includes a third mask layer disposed on the second mask layer, and a refractive index of the third mask layer may be greater than a refractive index of the second mask layer.
제1 마스크층과 제2 마스크층 및 제3 마스크층은 적어도 2회 교대로 배치될 수 잇다.The first mask layer, the second mask layer, and the third mask layer may be alternately disposed at least twice.
발광소자는 기판과 상기 베이스층 사이에 배치된 금속층을 더 포함할 수 있다.The light emitting device may further include a metal layer disposed between the substrate and the base layer.
본 실시예에 따른 발광소자는 마스크층가 굴절률이 작은 하부의 제1 마스크층과 굴절률이 큰 상부의 제2 마스크층로 이루어지거나, 마스크층의 아래에 에어가 배치되어 빛이 굴절률이 큰 매질에서 굴절률이 작은 매질로 진행할 때 입사각이 임계각보다 클 경우 경계면에서 전부 반사되어, 발광소자의 상부 방향으로 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.In the light emitting device according to the present embodiment, the mask layer is formed of a lower first mask layer having a low refractive index and a second mask layer having a higher refractive index, or air is disposed under the mask layer, so that light has a refractive index in a medium having a high refractive index. When proceeding with this small medium, if the incident angle is greater than the critical angle, the entire surface is reflected at the interface, thereby improving the light extraction efficiency toward the upper direction of the light emitting device.
도 1은 종래의 나노 로드 형상의 발광소자를 나타낸 도면이고,
도 2a는 발광소자의 제1 실시예를 나타낸 도면이고,
도 2b는 도 2a의 'A' 영역을 상세히 나타낸 도면이고,
도 2c는 발광소자의 제2 실시예를 나타낸 도면이고,
도 3a 내지 도 3d는 마스크층의 일실시예들을 나타낸 도면이고,
도 4a 내지 도 4f는 마스크층의 실시예들에 따른 반사도를 나타낸 도면이고,
도 5a는 발광소자의 제3 실시예를 나타낸 도면이고,
도 5b는 도 5a의 'C' 영역을 상세히 나타낸 도면이고,
도 5c는 발광소자의 제4 실시예를 나타낸 도면이고,
도 6a는 발광소자의 제5 실시예를 나타낸 도면이고,
도 6b는 발광소자의 제6 실시예를 나타낸 도면이고,
도 7은 발광소자가 배치된 발광소자 패키지의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 8은 발광소자가 배치된 영상표시장치의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 9는 발광소자가 배치된 조명장치의 일실시예를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a conventional nano-rod-shaped light emitting device,
2A is a view showing a first embodiment of a light emitting device,
FIG. 2B is a diagram showing in detail area'A' of FIG. 2A,
2C is a view showing a second embodiment of a light emitting device,
3A to 3D are views showing exemplary embodiments of a mask layer,
4A to 4F are views showing reflectivity according to embodiments of a mask layer,
5A is a view showing a third embodiment of a light emitting device,
FIG. 5B is a detailed diagram showing area'C' of FIG. 5A,
5C is a view showing a fourth embodiment of a light emitting device,
6A is a view showing a fifth embodiment of a light emitting device,
6B is a view showing a sixth embodiment of a light emitting device,
7 is a view showing an embodiment of a light emitting device package in which the light emitting device is arranged,
8 is a diagram showing an embodiment of an image display device in which a light emitting device is disposed,
9 is a diagram showing an embodiment of a lighting device in which a light emitting device is disposed.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention capable of realizing the above object will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 실시예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)(on or under)”으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향 뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiment according to the present invention, in the case where it is described as being formed in "on or under" of each element, the upper (upper) or lower (lower) (on or under) includes both elements in direct contact with each other or in which one or more other elements are indirectly formed between the two elements. In addition, when expressed as “on or under”, it may include not only an upward direction but also a downward direction based on one element.
도 2a는 발광소자의 제1 실시예를 나타낸 도면이고, 도 2b는 도 2a의 'A' 영역을 상세히 나타낸 도면이다.FIG. 2A is a diagram illustrating a first embodiment of a light emitting device, and FIG. 2B is a diagram illustrating a region'A' in FIG. 2A in detail.
실시예에 따른 발광소자(200a)는, 기판(210), 기판(210) 상의 발광 구조물(220), 각각의 돌출 구조물(222b) 사이에 배치되고 제1 마스크층(281)과 제2 마스크층(282)을 포함하는 마스크층(280), 각각의 돌출 구조물(222b) 둘레의 제2 도전형 반도체층(226) 사이의 갭(gap)을 채우는 갭 필링층(filling layer, 250), 상기 갭 필링층(250) 상에 배치되는 투명 도전층(260)과, 제1 전극(290)과 제2 전극(295)를 포함할 수 있다.The
기판(210)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질이나 캐리어 웨이퍼로 형성될 수 있으며, 열 전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있고, 전도성 기판 또는 절연성 기판을 포함할 수 있다. 예컨대, 사파이어(Al2O3), SiO2, SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, Ga203 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.The
사파이어 등으로 기판(210)을 형성하고, 기판(210) 상에 GaN이나 AlGaN 등을 포함하는 발광구조물(220)이 배치될 때, GaN이나 AlGaN과 사파이어 사이의 격자 부정합(lattice mismatch)이 매우 크고 이들 사이에 열 팽창 계수 차이도 매우 크기 때문에, 결정성을 악화시키는 전위(dislocation), 멜트 백(melt-back), 크랙(crack), 피트(pit), 표면 모폴로지(surface morphology) 불량 등이 발생할 수 있으므로, AlN 등으로 버퍼층(미도시)을 형성할 수 있다.When the
도시되지는 않았으나, 버퍼층(미도시)과 발광구조물(220)의 사이에는 언도프드 GaN층이나 AlGaN층이 배치되어, 발광구조물(220) 내로 상술한 전위 등이 전달되는 것을 방지할 수 있다.Although not shown, an undoped GaN layer or an AlGaN layer is disposed between the buffer layer (not shown) and the
발광 구조물(220)은 제1 도전형 반도체층(222)과 활성층(224) 및 제2 도전형 반도체층(226)을 포함하여 이루어진다.The
제1 도전형 반도체층(222)은 베이스층(222a)과 돌출 구조물(222b)을 포함하는데, 베이스층(222a)은 기판(210)의 전면 상에 얇은 박막으로 형성될 수 있고, 돌출 구조물(222b)은 베이스층(222a) 상에 복수 개의 돌출 구조물이 성장되어 이루어진다.The first conductivity
돌출 구조물(222b)은 도시된 바와 같이 베이스층(222a)으로부터 수직한 방향으로 측면이 배치되고, 상부면은 상기 측면과 둔각을 이루며 배치되고 있다. 또한, 후술하는 바와같이 돌출 구조물(222b)의 상부면은 플랫하여 상기 측면과 직각으로 구비될 수도 있다.As shown, the side surface of the protruding structure 222b is disposed in a vertical direction from the
돌출 구조물(222b)은 수평 방향의 크기(R)이 나노 스케일이나, 경우에 따라서 10 마이크로 미터 내외의 스케일을 가질 수 있다. 돌출 구조물(222b)의 수평 방향의 크기(R)은 인접한 마스크층(280) 사이의 거리(d)보다 클 수 있으며, 예를 들면 R은 d의 2배 이상일 수 있다. 상술한 거리(d)는 베이스층(222a)으로부터 돌출 구조물(222b)이 성장될 수 있는, 인접한 마스크층(280) 사이의 개구부의 직경일 수 있다.The protruding structure 222b has a size R in the horizontal direction on a nano scale, but may have a scale of about 10 micrometers in some cases. The size R of the protruding structure 222b in the horizontal direction may be greater than the distance d between the adjacent mask layers 280, for example, R may be twice or more of d. The above-described distance (d) may be a diameter of an opening between adjacent mask layers 280 through which the protruding structure 222b can be grown from the
제1 도전형 반도체층(222)에서 베이스층(222a)의 높이(h1)는 100 나노미터 내지 10 마이크로 미터일 수 있는데, 100 나노미터보다 작으면 제1 도전형 반도체층(222)의 성장에 충분하지 않을 수 있고, 10 마이크로 미터보다 크면 발광 구조물(220)의 두께가 너무 증가할 수 있다. The height h 1 of the
돌출 구조물(222b)의 높이(h2)와 돌출 구조물(222b) 사이의 피치(pitch. P)은, 발광 구조물(220)에서 방출되는 빛의 파장과 광량에 따라 다를 수 있다.The height h 2 of the protruding structure 222b and the pitch P between the protruding structure 222b may vary depending on the wavelength and amount of light emitted from the
돌출 구조물은 단면이 6각 기둥이거나 원형 또는 다각형일 수 있고, 각각의 돌출 구조물은 규칙적인 배열 외에 불규칙하게도 배치될 수 있으며, 각각의 돌출 구조물의 크기나 형상은 서로 같을 수 있으나 다를 수도 있다.The protruding structure may have a hexagonal column, circular or polygonal cross section, and each protruding structure may be arranged irregularly in addition to a regular arrangement, and the size or shape of each protruding structure may be the same, but may be different.
도 2a에서, 베이스층(222a)과 돌출 구조물(222b)을 점선으로 구획하고 있으나 동일한 재료로 이루어질 수 있고, 마스크층(280)을 사용하기 이전과 이후에 각각 성장될 수 있다.In FIG. 2A, although the
마스크층(280)은 제1 마스크층(281)과 제2 마스크층(282)을 포함하여 이루어질 수 있는데, 제1 마스크층(281)은 베이스층(222a) 상에 배치되고, 제2 마스크층(282)은 제1 마스크층(281) 상에 배치될 수 있다.The
마스크층(280)은 복수 개의 돌출 구조물(222b)을 나누어 마스크층(280)에 의하여 인접한 돌출 구조물(222b)이 구분될 수 있으며, 제1 마스크층(281)의 굴절률이 제2 마스크층(282)의 굴절률보다 작을 수 있다.The
마스크층(280)의 이러한 구조는 빛의 전반사 현상을 이용하여 발광소자(200a)의 광추출 효율을 향상시키기 위한 것으로, 빛이 굴절률이 큰 매질에서 굴절률이 작은 매질로 진행할 때 입사각이 임계각보다 클 경우 경계면에서 전부 반사되는 원리가 적용된다.This structure of the
즉, 도 2b에 도시된 바와 같이 활성층(224)에서 방출된 빛 중 아래 방향으로 진행하나 빛은 제2 마스크층(282)을 지나서 제1 마스크층(281)을 향할 수 있는데, 이때 제2 마스크층(282)의 굴절률이 제1 마스크층(281)보다 커서 임계각보다 큰 각도로 제2 마스크층(282)으로부터 제1 마스크층(281)로 진행한 빛은 제1 마스크층(281)의 표면에서 모두 반사되어 도 2b에서 윗 방향으로 향할 수 있다.That is, as shown in FIG. 2B, among the light emitted from the
또한, 제1 마스크층(281)과 제2 마스크층(282)은 각각 절연물질로 이루어져서, 전류가 제2 도전형 반도체층(226)을 흐를 때 다른 곳으로 전류가 누출되는 것을 방지할 수 있다.In addition, since the
제1 도전형 반도체층(222)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑되어 제1 도전형의 반도체층일 수 있다. 제1 도전형 반도체층(222)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질, AlGaN, GaN, InAlGaN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.The first conductivity
제1 도전형 반도체층(222)이 n형 반도체층인 경우, 제1 도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(222)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.When the first conductivity-
활성층(224)과 제2 도전형 반도체층(226)은 돌출 구조물(222b)의 상부면과 측면, 그리고 마스크층(280)의 일부 영역의 위에 얇은 박막으로 각각 형성될 수 있다.The
활성층(224)은 제1 도전형 반도체층(222)의 측면과 상부면에 배치되며, 단일 우물 구조(Double Hetero Structure), 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물(MQW:Multi Quantum Well) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The
활성층(224)은 Ⅲ-Ⅴ족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 우물층과 장벽층, 예를 들면 AlGaN/AlGaN, InGaN/GaN, InGaN/InGaN, AlGaN/GaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 우물층은 장벽층의 에너지 밴드 갭보다 작은 에너지 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.The
제2 도전형 반도체층(226)은 활성층(224)의 표면에 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(226)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(226)은 예컨대, InxAlyGa1 -x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질, AlGaN, GaN AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있으며, 예를 들어 제2 도전형 반도체층(226)이 AlxGa(1-x)N으로 이루어질 수 있다.The second conductivity
제2 도전형 반도체층(226)은 제2 도전형 도펀트가 도핑되어 제2 도전형의 반도체층일 수 있는데, 제2 도전형 반도체층(226)이 p형 반도체층일 경우 제2 도전형 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트일 수 있다. 제2 도전형 반도체층(226)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The second conductivity
도시되지는 않았으나, 활성층(224)과 제2 도전형 반도체층(226)의 사이에는 전자 차단층(Electron blocking layer)이 배치될 수 있다. 전자 차단층은 초격자(superlattice) 구조로 이루어질 수 있는데, 초격자는 예를 들어 제2 도전형 도펀트로 도핑된 AlGaN이 배치될 수 있고, 알루미늄의 조성비를 달리하는 GaN이 층(layer)을 이루어 복수 개 서로 교번하여 배치될 수도 있다.Although not shown, an electron blocking layer may be disposed between the
각각의 돌출 구조물(222b) 주변에 배치된 제2 도전형 반도체층(226) 사이의 갭(gap)을 채우며 갭 필링층(filling layer, 250)이 배치되는데, 갭 필링층(250)은 절연성 물질 또는 도전성 물질로 이루어질 수 있고, 갭 필링층(250)이 절연성 물질로 이루어질 경우 절연물질은 비전도성인 산화물이나 질화물로 이루어질 수 있고, 보다 상세하게는 실리콘 산화물(SiO2)층, 산화 질화물층, 산화 알루미늄층으로 이루어질 수 있으며, 이때 제2 전극(295)으로부터 공급된 전류가 제2 도전형 반도체층(226)의 표면으로 집중될 수 있다.A
그리고, 도시되지는 않았으나 제2 도전형 반도체층(226)과 갭 필링층(250)의 사이에는 도전층이 배치되어, 제2 도전형 반도체층(226)의 전 영역에 고르게 전류가 주입되게 할 수 있다.In addition, although not shown, a conductive layer is disposed between the second conductivity
갭 필링층(250) 상에는 투명 도전층(260)이 배치되는데, 투명 도전층(260)의 일부는 돌출 구조물(222b) 상의 제2 도전형 반도체층(226)과 접촉할 수 있다.A transparent
돌출 구조물(222b) 사이에 갭 필링층(250)이 형성되어 나노 스케일 또는 마이크로 스케일의 돌출 구조물를 안정적으로 지지하고, 돌출 구조물(222b)과 갭 필링층(250)의 상부에 투명 도전층(260)이 형성되어 제2 전극(295)을 안정적으로 지지할 수 있다.A gap-filling
제1 전극(290)은 제1 도전형 반도체층(222) 중 베이스층(222a)의 일부가 노출된 영역에 형성될 수 있다. 제1 전극(290)과 제2 전극(295)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있으며, 각각 와이어(미도시)에 연결될 수 있다.The
도 2c는 발광소자의 제2 실시예를 나타낸 도면이다.2C is a view showing a second embodiment of a light emitting device.
도 2c에 도시된 실시예에 따른 발광소자(200b)는 도 2a에 도시된 실시예와 유사하나, 돌출 구조물(222b)의 상부면이 플랫하여 측면과 직각으로 구비되고 있다. 도 2c의 'B' 영역에서 방출된 빛이 제1 마스크층(281)과 제2 마스크층(282)의 경계면에서 전반사를 하는 것도 도 2b에 도시된 것과 동일할 수 있다.The light emitting device 200b according to the embodiment shown in FIG. 2C is similar to the embodiment shown in FIG. 2A, but the upper surface of the protruding structure 222b is flat and is provided at a right angle to the side surface. It may be the same as that of FIG. 2B that the light emitted from region'B' of FIG. 2C performs total reflection at the interface between the
도 3a 내지 도 3d는 마스크층의 일실시예들을 나타낸 도면이다. 이하에서, 도 3a 내지 도 3d를 참조하여 발광소자 내의 마스크층의 일실시예들을 설명한다.3A to 3D are diagrams illustrating exemplary embodiments of a mask layer. Hereinafter, exemplary embodiments of a mask layer in a light emitting device will be described with reference to FIGS. 3A to 3D.
제1 마스크층(281)과 제2 마스크층(282) 중 적어도 하나는 절연성 물질로 이루어질 수 있고, 제1 마스크층(281)과 제2 마스크층(282)이 DBR(distributed Bragg reflector)을 이루어 광반사 효과를 향상시킬 수 있다.At least one of the
DBR을 이루기 위하여, 제1 마스크층(281)의 두께가 λ/(4n1)일 수 있는데, 이때 λ는 활성층(224)되는 빛의 파장이고, n1은 제1 마스크층(281)의 굴절률이다. 그리고, 제2 마스크층(282)의 두께는 λ/(4n2)일 수 있는데 n2은 제2 마스크층(282)의 굴절률일 수 있다.In order to achieve the DBR, the thickness of the
도 3a에 도시된 바와 같이 제1 마스크층(281)과 제2 마스크층(282)이 각각 2회씩 교대로 배치되어 마스크층(280)을 이룰 수 있고, 도 3b에 도시된 바와 같이 제1 마스크층(281)과 제2 마스크층(282)이 각각 3회 이상씩 교대로 배치되어 마스크층(280)을 이룰 수도 있다. 이때, 제1 마스크층(281)의 굴절률은 제2 마스크층(282)의 굴절률보다 작을 수 있다.As shown in FIG. 3A, the
또한, 다른 실시예에 따르면 마스크층(280)은 제1 마스크층(281)과 제2 마스크층(282) 외에 제3 마스크층(283)을 포함할 수 있는데, 도 3c에 도시된 바와 같이 제1 마스크층(281)과 제2 마스크층(282)과 제3 마스크층(283)이 각각 2회씩 교대로 배치되어 마스크층(280)을 이룰 수 있고, 도 3d에 도시된 바와 같이 제1 마스크층(281)과 제2 마스크층(282)과 제3 마스크층(283)이 각각 3회 이상씩 교대로 배치되어 마스크층(280)을 이룰 수도 있다. 이때, 제1 마스크층(281)의 굴절률은 제2 마스크층(282)의 굴절률보다 작고, 제2 마스크층(282)의 굴절률은 제3 마스크층(283)의 굴절률보다 작을 수 있다.In addition, according to another embodiment, the
도 4a 내지 도 4f는 마스크층의 실시예들에 따른 반사도를 나타낸 도면이다.4A to 4F are diagrams illustrating reflectance of a mask layer according to exemplary embodiments.
도 4a에 도시된 실시예에서 굴절률 1.46의 SiO2가 제1 마스크층을 이루고 굴절률 1.83의 Ta2O3가 제2 마스크층을 이루고 있고, 실선은 제1 마스크층과 제2 마스크층가 1회 배치된 경우를, 점선은 제1 마스크층과 제2 마스크층가 각각 2회씩 배치된 경우를, 그리고 긴 점선은 제1 마스크층과 제2 마스크층가 각각 3회씩 배치된 경우를 나타내는데, 제1 마스크층과 제2 마스크층의 반복 배치 횟수가 증가할수록 특히 400 나노미터 내지 550 나노미터의 파장 영역에서 광반사 효율이 증가함을 알 수 있다. 이때, 제1 마스크층과 제2 마스크층의 두께는 각각 78.51 나노미터와 62.87일 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 4A, SiO 2 having a refractive index of 1.46 forms a first mask layer, Ta 2 O 3 having a refractive index of 1.83 forms a second mask layer, and a solid line indicates that the first mask layer and the second mask layer are disposed once. The dotted line indicates the case where the first mask layer and the second mask layer are disposed twice, and the long dotted line indicates the case where the first mask layer and the second mask layer are disposed three times, respectively. It can be seen that as the number of repetitive arrangements of the second mask layer increases, the light reflection efficiency increases, particularly in the wavelength range of 400 nanometers to 550 nanometers. In this case, the thicknesses of the first mask layer and the second mask layer may be 78.51 nanometers and 62.87, respectively.
도 4b에 도시된 실시예에서 굴절률 1.46의 SiO2가 제1 마스크층을 이루고 굴절률 1.95의 HfO2가 제2 마스크층을 이루고 있고, 실선은 제1 마스크층과 제2 마스크층가 1회 배치된 경우를, 점선은 제1 마스크층과 제2 마스크층가 각각 2회씩 배치된 경우를, 그리고 긴 점선은 제1 마스크층과 제2 마스크층가 각각 3회씩 배치된 경우를 나타내는데, 제1 마스크층과 제2 마스크층의 반복 배치 횟수가 증가할수록 특히 400 나노미터 내지 550 나노미터의 파장 영역에서 광반사 효율이 증가함을 알 수 있다. 이때, 제1 마스크층과 제2 마스크층의 두께는 각각 78.51 나노미터와 58.79일 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 4B, SiO 2 having a refractive index of 1.46 forms the first mask layer, HfO 2 having a refractive index of 1.95 forms the second mask layer, and the solid line indicates the case where the first mask layer and the second mask layer are disposed once. The dotted line represents the case where the first mask layer and the second mask layer are disposed twice, and the long dotted line indicates the case where the first mask layer and the second mask layer are disposed three times, respectively. It can be seen that as the number of repetitive arrangements of the mask layer increases, the light reflection efficiency increases, particularly in the wavelength range of 400 nanometers to 550 nanometers. In this case, the thicknesses of the first mask layer and the second mask layer may be 78.51 nanometers and 58.79, respectively.
도 4c에 도시된 실시예에서 굴절률 1.46의 SiO2가 제1 마스크층을 이루고 굴절률 2.23의 ZrO2가 제2 마스크층을 이루고 있고, 실선은 제1 마스크층과 제2 마스크층가 1회 배치된 경우를, 점선은 제1 마스크층과 제2 마스크층가 각각 2회씩 배치된 경우를, 그리고 긴 점선은 제1 마스크층과 제2 마스크층가 각각 3회씩 배치된 경우를 나타내는데, 제1 마스크층과 제2 마스크층의 반복 배치 횟수가 증가할수록 특히 400 나노미터 내지 550 나노미터의 파장 영역에서 광반사 효율이 증가함을 알 수 있다. 이때, 제1 마스크층과 제2 마스크층의 두께는 각각 78.51 나노미터와 56.71일 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 4C, SiO 2 having a refractive index of 1.46 forms the first mask layer, ZrO 2 having a refractive index of 2.23 forms the second mask layer, and the solid line indicates the case where the first mask layer and the second mask layer are disposed once. The dotted line represents the case where the first mask layer and the second mask layer are disposed twice, and the long dotted line indicates the case where the first mask layer and the second mask layer are disposed three times, respectively. It can be seen that as the number of repetitive arrangements of the mask layer increases, the light reflection efficiency increases, particularly in the wavelength range of 400 nanometers to 550 nanometers. In this case, the thicknesses of the first mask layer and the second mask layer may be 78.51 nanometers and 56.71, respectively.
도 4d에 도시된 실시예에서 굴절률 1.46의 SiO2가 제1 마스크층을 이루고 굴절률 3.13의 TiO2가 제2 마스크층을 이루고 있고, 실선은 제1 마스크층과 제2 마스크층가 1회 배치된 경우를, 점선은 제1 마스크층과 제2 마스크층가 각각 2회씩 배치된 경우를, 그리고 긴 점선은 제1 마스크층과 제2 마스크층가 각각 3회씩 배치된 경우를 나타내는데, 제1 마스크층과 제2 마스크층의 반복 배치 횟수가 증가할수록 특히 400 나노미터 내지 550 나노미터의 파장 영역에서 광반사 효율이 증가함을 알 수 있다. 이때, 제1 마스크층과 제2 마스크층의 두께는 각각 78.51 나노미터와 36.74일 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 4D, SiO 2 having a refractive index of 1.46 forms the first mask layer, TiO 2 having a refractive index of 3.13 forms the second mask layer, and the solid line indicates the case where the first mask layer and the second mask layer are disposed once. The dotted line represents the case where the first mask layer and the second mask layer are disposed twice, and the long dotted line indicates the case where the first mask layer and the second mask layer are disposed three times, respectively. It can be seen that as the number of repetitive arrangements of the mask layer increases, the light reflection efficiency increases, particularly in the wavelength range of 400 nanometers to 550 nanometers. In this case, the thicknesses of the first mask layer and the second mask layer may be 78.51 nanometers and 36.74, respectively.
도4e 및 도 4e는 상술한 도 4a 내지 도 4d에서 제1 마스크층과 제2 마스크층가 각각 1회씩 배치된 경우와, 2회씩 배치된 경우의 광반사율을 비교하고 있다.4E and 4E compare the light reflectance when the first mask layer and the second mask layer are disposed once and twice in FIGS. 4A to 4D described above.
제1 마스크층로 SiO2를 사용할 때, 굴절률 차이가 가장 큰 TiO2로 제2 마스크층을 사용하면 광반사율이 가장 우수한 것을 알 수 있으며, 제1 마스크층과 제2 마스크층가 1회씩 배치된 도 4e보다 2회씩 배치된 도 4f가 광반사율이 더 우수하다.When SiO 2 is used as the first mask layer, it can be seen that the light reflectance is the best when the second mask layer is used with TiO 2 , which has the largest difference in refractive index, and the first mask layer and the second mask layer are disposed once at a time. The light reflectance of FIG. 4F, which is disposed twice than that of 4e, is better.
도 5a는 발광소자의 제3 실시예를 나타낸 도면이고, 도 5b는 도 5a의 'C' 영역을 상세히 나타낸 도면이다.FIG. 5A is a view showing a third embodiment of a light emitting device, and FIG. 5B is a diagram showing a region'C' of FIG. 5A in detail.
본 실시예에 따른 발광소자(200c)는 도 2a에 도시된 발광소자(200a)와 유사하나, 도 2a에 도시된 발광소자(200a)에서 제1 마스크층(281)과 제2 마스크층(282)에 각각 대응되어 본 실시예에 따른 발광소자(200c)는 에어(270)와 마스크층(280)이 배치된 점이 상이하다.The light emitting device 200c according to this embodiment is similar to the
즉, 굴절률 1인 에어(air, 270)이 배치되고, 에어(270) 상에 굴절률이 1보다 큰 마스크층(280)이 배치되어 , 빛이 굴절률이 큰 마스크층(280)에서 굴절률이 작은 에어(270)로 진행할 때 입사각이 임계각보다 클 경우 경계면에서 전부 반사될 수 있다.That is,
도 5c는 발광소자의 제4 실시예를 나타낸 도면이다.5C is a view showing a fourth embodiment of a light emitting device.
도 5c에 도시된 실시예에 따른 발광소자(200b)는 도 5a에 도시된 실시예와 유사하나, 돌출 구조물(222b)의 상부면이 플랫하여 측면과 직각으로 구비되고 있다. 도 5c의 'D' 영역에서 방출된 빛이 에어(270)와 마스크층(280)의 경계면에서 전반사를 하는 것도 도 5a에 도시된 것과 동일할 수 있다.The light emitting device 200b according to the embodiment shown in FIG. 5C is similar to the embodiment shown in FIG. 5A, but the upper surface of the protruding structure 222b is flat and is provided at a right angle to the side surface. It may be the same as that shown in FIG. 5A that the light emitted from region'D' of FIG. 5C performs total reflection at the interface between the
도 6a는 발광소자의 제5 실시예를 나타낸 도면이고, 도 6b는 발광소자의 제6 실시예를 나타낸 도면이다.6A is a view showing a fifth embodiment of a light emitting device, and FIG. 6B is a view showing a sixth embodiment of the light emitting device.
본 실시예들에 따른 발광소자(20e, 200f)는 도 2a와 도 5a에 도시된 발광소자(200a, 200c)와 유사하나, 기판(210)과 베이스층(222a)의 사이에 금속층(215)이 배치된 차이점이 있다. 즉, 기판(210)으로 비도전성의 글래스(glass)를 사용할 수 있고, 이때 기판(210) 상에 금속층(215)을 형성하고 금속층(215) 위에 질화물계 반도체층으로 발광 구조물(220)을 성장시킬 수 있다. 본 실시예에서 비도전성의 글래스를 기판(210)으로 사용하고, 기판(210)과 발광 구조물(220) 사이에 금속층(215)을 형성하는 구성은, 상술한 실시예들에 따른 발광소자에 모두 적용될 수 있다.The
상술한 실시예들에서 돌출 구조물은 단면이 6각 기둥이거나 원형 또는 다각형일 수 있고, 각각의 돌출 구조물은 규칙적인 배열 외에 불규칙하게도 배치될 수 있으며, 각각의 돌출 구조물의 크기나 형상은 서로 같을 수 있으나 다를 수도 있다.In the above-described embodiments, the protruding structure may have a hexagonal column or a circular or polygonal cross section, and each protruding structure may be arranged irregularly in addition to a regular arrangement, and the size or shape of each protruding structure may be the same. However, it may be different.
도 7은 발광소자가 배치된 발광소자 패키지의 일실시예를 나타낸 도면이다.7 is a view showing an embodiment of a light emitting device package in which the light emitting device is disposed.
실시예에 따른 발광소자 패키지(300)는 캐비티를 포함하는 몸체(310)와, 상기 몸체(310)에 설치된 제1 리드 프레임(Lead Frame, 321) 및 제2 리드 프레임(322)과, 상기 몸체(310)에 설치되어 상기 제1 리드 프레임(321) 및 제2 리드 프레임(322)과 각각 전기적으로 연결되는 상술한 실시예들에 따른 발광소자(200)와, 상기 캐비티에 형성된 몰딩부(350)를 포함한다.The light emitting
몸체(310)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있다. 상기 몸체(310)가 금속 재질 등 도전성 물질로 이루어지면, 도시되지는 않았으나 상기 몸체(310)의 표면에 절연층이 코팅되어 상기 제1,2 리드 프레임(321, 322) 간의 전기적 단락을 방지할 수 있다.The
제1 리드 프레임(321) 및 제2 리드 프레임(322)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광소자(200)에 전류를 공급한다. 또한, 제1 리드 프레임(321) 및 제2 리드 프레임(322)은 발광소자(200)에서 발생된 광을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 발광소자(200)에서 발생된 열을 외부로 배출시킬 수도 있다.The
발광소자(200)는 상술한 200a~200f에 도시된 실시예에 따른 발광소자일 수 있다.The
발광소자(200)는 제1 리드 프레임(321)에 도전성 페이스트(330) 등으로 고정될 수 있고, 발광소자(200)의 전극은 제2 리드 프레임에 와이어(290)로 본딩될 수 있다.The
상기 몰딩부(350)는 상기 발광소자(200)를 포위하여 보호할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부(350) 상에는 형광체(360)가 포함될 수 있다. 이러한 구조는 형광체(360)가 분포되어, 발광소자(200)로부터 방출되는 빛의 파장을 발광소자 패키지(300)의 빛이 출사되는 전 영역에서 변환시킬 수 있다.The
발광소자 패키지(300)는 상술한 실시예들에 따른 발광소자 중 하나 또는 복수 개로 탑재할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The light emitting
이하에서는 상술한 발광소자 패키지가 배치된 조명 시스템의 일실시예로서, 영상표시장치와 조명장치를 설명한다.Hereinafter, as an embodiment of a lighting system in which the above-described light emitting device package is disposed, an image display device and a lighting device will be described.
도 8은 발광소자가 배치된 영상표시장치의 일실시예를 나타낸 도면이다.8 is a diagram showing an embodiment of an image display device in which a light emitting device is disposed.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 영상표시장치(500)는 광원 모듈과, 바텀 커버(510) 상의 반사판(520)과, 상기 반사판(520)의 전방에 배치되며 상기 광원모듈에서 방출되는 빛을 영상표시장치 전방으로 가이드하는 도광판(540)과, 상기 도광판(540)의 전방에 배치되는 제1 프리즘시트(550)와 제2 프리즘시트(560)와, 상기 제2 프리즘시트(560)의 전방에 배치되는 패널(570)과 상기 패널(570)의 전반에 배치되는 컬러필터(580)를 포함하여 이루어진다.As shown, the
광원 모듈은 회로 기판(530) 상의 발광소자 패키지(535)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 회로 기판(530)은 PCB 등이 사용될 수 있고, 발광소자 패키지(535)의 발광소자는 상술한 바와 같다.The light source module includes a light emitting
바텀 커버(510)는 영상표시장치(500) 내의 구성 요소들을 수납할 수 있다. 반사판(520)은 본 도면처럼 별도의 구성요소로 마련될 수도 있고, 도광판(540)의 후면이나, 상기 바텀 커버(510)의 전면에 반사도가 높은 물질로 코팅되는 형태로 마련되는 것도 가능하다.The
반사판(520)은 반사율이 높고 초박형으로 사용 가능한 소재를 사용할 수 있고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephtalate; PET)를 사용할 수 있다.The
도광판(540)은 발광소자 패키지 모듈에서 방출되는 빛을 산란시켜 그 빛이 액정 표시 장치의 화면 전영역에 걸쳐 균일하게 분포되도록 한다. 따라서, 도광판(530)은 굴절률과 투과율이 좋은 재료로 이루어지는데, 폴리메틸메타크릴레이트(PolyMethylMethAcrylate; PMMA), 폴리카보네이트(PolyCarbonate; PC), 또는 폴리에틸렌(PolyEthylene; PE) 등으로 형성될 수 있다. 또한, 도광판(540)이 생략되면 에어 가이드 방식의 표시장치가 구현될 수 있다.The
상기 제1 프리즘 시트(550)는 지지필름의 일면에, 투광성이면서 탄성을 갖는 중합체 재료로 형성되는데, 상기 중합체는 복수 개의 입체구조가 반복적으로 형성된 프리즘층을 가질 수 있다. 여기서, 상기 복수 개의 패턴은 도시된 바와 같이 마루와 골이 반복적으로 스트라이프 타입으로 구비될 수 있다.The
상기 제2 프리즘 시트(560)에서 지지필름 일면의 마루와 골의 방향은, 상기 제1 프리즘 시트(550) 내의 지지필름 일면의 마루와 골의 방향과 수직할 수 있다. 이는 광원 모듈과 반사시트로부터 전달된 빛을 상기 패널(570)의 전방향으로 고르게 분산하기 위함이다.In the
본 실시예에서 상기 제1 프리즘시트(550)과 제2 프리즘시트(560)가 광학시트를 이루는데, 상기 광학시트는 다른 조합 예를 들어, 마이크로 렌즈 어레이로 이루어지거나 확산시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 또는 하나의 프리즘 시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 등으로 이루어질 수 있다.In this embodiment, the
상기 패널(570)은 액정 표시 패널(Liquid crystal display)가 배치될 수 있는데, 액정 표시 패널(560) 외에 광원을 필요로 하는 다른 종류의 디스플레이 장치가 구비될 수 있다.The
상기 패널(570)은, 유리 바디 사이에 액정이 위치하고 빛의 편광성을 이용하기 위해 편광판을 양 유리바디에 올린 상태로 되어있다. 여기서, 액정은 액체와 고체의 중간적인 특성을 가지는데, 액체처럼 유동성을 갖는 유기분자인 액정이 결정처럼 규칙적으로 배열된 상태를 갖는 것으로, 상기 분자 배열이 외부 전계에 의해 변화되는 성질을 이용하여 화상을 표시한다.The
표시장치에 사용되는 액정 표시 패널은, 액티브 매트릭스(Active Matrix) 방식으로서, 각 화소에 공급되는 전압을 조절하는 스위치로서 트랜지스터를 사용한다.A liquid crystal display panel used in a display device is an active matrix type, and uses a transistor as a switch for controlling a voltage supplied to each pixel.
상기 패널(570)의 전면에는 컬러 필터(580)가 구비되어 상기 패널(570)에서 투사된 빛을, 각각의 화소마다 적색과 녹색 및 청색의 빛만을 투과하므로 화상을 표현할 수 있다.A
도 9는 발광소자가 배치된 조명장치의 일실시예를 나타낸 도면이다.9 is a diagram showing an embodiment of a lighting device in which a light emitting device is disposed.
본 실시예에 따른 조명 장치는 커버(1100), 광원 모듈(1200), 방열체(1400), 전원 제공부(1600), 내부 케이스(1700), 소켓(1800)을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 조명 장치는 부재(1300)와 홀더(1500) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있고, 광원 모듈(1200)은 상술한 실시예들에 따른 발광소자 패키지를 포함할 수 있다.The lighting device according to the present embodiment may include a
커버(1100)는 벌브(bulb) 또는 반구의 형상을 가지며, 속이 비어 있고, 일 부분이 개구된 형상으로 제공될 수 있다. 상기 커버(1100)는 상기 광원 모듈(1200)과 광학적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 커버(1100)는 상기 광원 모듈(1200)로부터 제공되는 빛을 확산, 산란 또는 여기 시킬 수 있다. 상기 커버(1100)는 일종의 광학 부재일 수 있다. 상기 커버(1100)는 상기 방열체(1400)와 결합될 수 있다. 상기 커버(1100)는 상기 방열체(1400)와 결합하는 결합부를 가질 수 있다.The
커버(1100)의 내면에는 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 유백색의 도료는 빛을 확산시키는 확산재를 포함할 수 있다. 상기 커버(1100)의 내면의 표면 거칠기는 상기 커버(1100)의 외면의 표면 거칠기보다 크게 형성될 수 있다. 이는 상기 광원 모듈(1200)로부터의 빛이 충분히 산란 및 확산되어 외부로 방출시키기 위함이다.A milky white paint may be coated on the inner surface of the
커버(1100)의 재질은 유리(glass), 플라스틱, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등일 수 있다. 여기서, 폴리카보네이트는내광성, 내열성, 강도가 뛰어나다. 상기 커버(1100)는 외부에서 상기 광원 모듈(1200)이 보이도록 투명할 수 있고, 불투명할 수 있다. 상기 커버(1100)는 블로우(blow) 성형을 통해 형성될 수 있다.The material of the
광원 모듈(1200)은 상기 방열체(1400)의 일 면에 배치될 수 있다. 따라서, 광원 모듈(1200)로부터의 열은 상기 방열체(1400)로 전도된다. 상기 광원 모듈(1200)은 발광소자 패키지(1210), 연결 플레이트(1230), 커넥터(1250)를 포함할 수 있다.The
부재(1300)는 상기 방열체(1400)의 상면 위에 배치되고, 복수의 발광소자 패키지(1210)들과 커넥터(1250)이 삽입되는 가이드홈(1310)들을 갖는다. 가이드홈(1310)은 상기 발광소자 패키지(1210)의 기판 및 커넥터(1250)와 대응된다.The
부재(1300)의 표면은 빛 반사 물질로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 예를 들면, 부재(1300)의 표면은 백색의 도료로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 이러한 상기 부재(1300)는 상기 커버(1100)의 내면에 반사되어 상기 광원 모듈(1200)측 방향으로 되돌아오는 빛을 다시 상기 커버(1100) 방향으로 반사한다. 따라서, 실시 예에 따른 조명 장치의 광 효율을 향상시킬 수 있다.The surface of the
부재(1300)는 예로서 절연 물질로 이루어질 수 있다. 상기 광원 모듈(1200)의 연결 플레이트(1230)는 전기 전도성의 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 방열체(1400)와 상기 연결 플레이트(1230) 사이에 전기적인 접촉이 이루어질 수 있다. 상기 부재(1300)는 절연 물질로 구성되어 상기 연결 플레이트(1230)와 상기 방열체(1400)의 전기적 단락을 차단할 수 있다. 상기 방열체(1400)는 상기 광원 모듈(1200)로부터의 열과 상기 전원 제공부(1600)로부터의 열을 전달받아 방열한다.The
홀더(1500)는 내부 케이스(1700)의 절연부(1710)의 수납홈(1719)을 막는다. 따라서, 상기 내부 케이스(1700)의 상기 절연부(1710)에 수납되는 상기 전원 제공부(1600)는 밀폐된다. 홀더(1500)는 가이드 돌출부(1510)를 갖는다. 가이드 돌출부(1510)는 상기 전원 제공부(1600)의 돌출부(1610)가 관통하는 홀을 갖는다.The
전원 제공부(1600)는 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 상기 광원 모듈(1200)로 제공한다. 전원 제공부(1600)는 상기 내부 케이스(1700)의 수납홈(1719)에 수납되고, 상기 홀더(1500)에 의해 상기 내부 케이스(1700)의 내부에 밀폐된다. 상기 전원 제공부(1600)는 돌출부(1610), 가이드부(1630), 베이스(1650), 연장부(1670)를 포함할 수 있다.The
상기 가이드부(1630)는 상기 베이스(1650)의 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 가이드부(1630)는 상기 홀더(1500)에 삽입될 수 있다. 상기 베이스(1650)의 일 면 위에 다수의 부품이 배치될 수 있다. 다수의 부품은 예를 들어, 외부 전원으로부터 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 직류변환장치, 상기 광원 모듈(1200)의 구동을 제어하는 구동칩, 상기 광원 모듈(1200)을 보호하기 위한 ESD(ElectroStatic discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.The
상기 연장부(1670)는 상기 베이스(1650)의 다른 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 연장부(1670)는 상기 내부 케이스(1700)의 연결부(1750) 내부에 삽입되고, 외부로부터의 전기적 신호를 제공받는다. 예컨대, 상기 연장부(1670)는 상기 내부 케이스(1700)의 연결부(1750)의 폭과 같거나 작게 제공될 수 있다. 상기 연장부(1670)에는 "+ 전선"과 "- 전선"의 각 일 단이 전기적으로 연결되고, "+ 전선"과 "- 전선"의 다른 일 단은 소켓(1800)에 전기적으로 연결될 수 있다.The
내부 케이스(1700)는 내부에 상기 전원 제공부(1600)와 함께 몰딩부를 포함할 수 있다. 몰딩부는몰딩 액체가 굳어진 부분으로서, 상기 전원 제공부(1600)가 상기 내부 케이스(1700) 내부에 고정될 수 있도록 한다.The
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the embodiments have been described above, these are only examples and do not limit the present invention, and those of ordinary skill in the field to which the present invention belongs are not exemplified above without departing from the essential characteristics of the present embodiment. It will be seen that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment can be modified and implemented. And differences related to these modifications and applications should be construed as being included in the scope of the present invention defined in the appended claims.
100, 200, 200a~200f: 발광소자 210: 기판
215: 금속층 220: 발광 구조물
222: 제1 도전형 반도체층 222a: 베이스층
222b: 돌출 구조물 224: 활성층
226: 제2 도전형 반도체층 250: 갭 필링층
260: 투명 전극 270: 에어
280: 마스크층 281, 282: 제1, 제2 마스크층
290: 제1 전극 295: 제2 전극
400: 발광소자 패키지 500: 영상표시장치100, 200, 200a~200f: light emitting device 210: substrate
215: metal layer 220: light emitting structure
222: first conductivity
222b: protruding structure 224: active layer
226: second conductivity type semiconductor layer 250: gap filling layer
260: transparent electrode 270: air
280: mask layers 281, 282: first and second mask layers
290: first electrode 295: second electrode
400: light emitting device package 500: image display device
Claims (11)
상기 기판 상에 배치되고 베이스층과 상기 베이스층 상의 복수 개의 돌출 구조물을 포함하는 제1 도전형 반도체층;
상기 각각의 돌출 구조물의 측면과 상부면에 배치된 활성층 및 제2 도전형 반도체층; 및
상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치되고, 상기 복수 개의 돌출 구조물을 나누는 마스크층을 더 포함하고,
상기 마스크층은 상기 베이스층 상의 제1 마스크층과 상기 제1 마스크층 상의 제2 마스크층을 포함하고, 상기 제1 마스크층의 굴절률이 상기 제2 마스크층의 굴절률보다 작고,
상기 제1 마스크층은 에어(air)로 이루어진 발광소자.Board;
A first conductivity type semiconductor layer disposed on the substrate and including a base layer and a plurality of protruding structures on the base layer;
An active layer and a second conductivity type semiconductor layer disposed on side surfaces and upper surfaces of each of the protruding structures; And
Further comprising a mask layer disposed on the first conductivity type semiconductor layer and dividing the plurality of protruding structures,
The mask layer includes a first mask layer on the base layer and a second mask layer on the first mask layer, and a refractive index of the first mask layer is less than a refractive index of the second mask layer,
The first mask layer is a light emitting device made of air.
상기 제1 마스크층의 두께는 λ/(4n1)인 발광소자(여기서, λ는 상기 활성층에서 방출되는 빛의 파장이고, n1은 제1 마스크층의 굴절률이다).The method of claim 1,
A light emitting device having a thickness of λ/(4n 1 ) of the first mask layer (where λ is a wavelength of light emitted from the active layer, and n 1 is a refractive index of the first mask layer).
상기 제2 마스크층의 두께는 λ/(4n2)인 발광소자(여기서, λ는 상기 활성층에서 방출되는 빛의 파장이고, n2은 제2 마스크층의 굴절률이다).The method of claim 1,
A light emitting device having a thickness of λ/(4n 2 ) of the second mask layer (where λ is a wavelength of light emitted from the active layer, and n 2 is a refractive index of the second mask layer).
상기 제1 마스크층과 제2 마스크층은 DBR(distributed Bragg reflector)을 이루는 발광소자.The method of claim 1,
The first mask layer and the second mask layer form a distributed Bragg reflector (DBR).
상기 제2 마스크층 상에 배치된 제3 마스크층을 더 포함하고, 상기 제3 마스크층의 굴절률은 상기 제2 마스크층의 굴절률보다 크고, 상기 제1 마스크층과 제2 마스크층 및 제3 마스크층은 적어도 2회 교대로 배치되는 발광소자.The method of claim 1,
A third mask layer disposed on the second mask layer, wherein a refractive index of the third mask layer is greater than a refractive index of the second mask layer, and the first mask layer, the second mask layer, and the third mask A light emitting device in which the layers are alternately arranged at least two times.
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